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4D成像毫米波雷达:一线专家交流(上)

03/10 09:53
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笔者近期组织4D成像雷达技术专家的闭门讨论会:4D成像毫米波雷达的热点问题,答案可能都在这里

由于报名人数较多,上周末进行了第一次讨论。本次面对面闭门讨论进行了4个小时,涉及4D成像毫米波雷达市场、需求、技术、产品等四大核心维度,分析4D成像毫米波雷达的行业现状、核心痛点与未来趋势。如下是整理的讨论纪要,所有内容均来自一线开发专家,和大家分享。(注:内容仅代表本次讨论的专家意见,未必完全准确,请各位行业同仁参考)下文没有图片,只有文字结论(约8000字)。

01、市场篇:规模、竞争与增量空间

问题1:2025年国内4D成像毫米波雷达的市场规模与渗透率处于什么水平?未来增长趋势如何?

2025年,国内乘用车前装毫米波雷达总装车量约3600万颗,较2024年的2800万颗同比增长约30%。其中,具备基础测高能力的4D类雷达占比达30%,装车量约1080万颗;而真正具备高分辨率的4D成像雷达,全年装车量约150万颗,在所有4D类雷达中占比15%,在全量毫米波雷达中渗透率约4.2%。

从行业预测来看,未来5年内,高阶4D成像雷达在4D类雷达中的占比将从当前的15%提升至50%-60%,成为车载毫米波雷达的主流方案,核心驱动来自辅助驾驶新国标的强制要求与L3及以上高阶自动驾驶的安全冗余需求。

问题2:当前车载毫米波雷达市场的价格竞争有多激烈?成本下降幅度有多大?

车载毫米波雷达市场的价格战已进入白热化阶段,成本下降速度远超行业预期:

传统3D雷达:2024年底主机厂拿货价已跌破100元,且采用TI 2944芯片+波导天线的成熟方案,价格仍有下探空间;

主流8T8R 4D成像雷达:2023年主机厂报价仍在1000-1500元/颗,2025年百万级订单的量产供货价已降至200元出头,主机厂从3D雷达切换为4D雷达,单车成本仅增加约140元;

高阶24T24R 4D成像雷达:当前主机厂询价区间在600-800元/颗,较2023年降幅超50%。

价格战的相当一部分原因是,头部厂商为抢占市场份额、冲刺上市或获取主机厂定点,采取“以价换量”策略。

据了解,某国际大厂为提升市占率,以百元级低价竞标项目;国内某雷达玩家以200元出头的价格拿下某主机厂150万颗订单,行业整体进入“量升利薄”的阶段。

问题3:除了乘用车前装市场,4D成像毫米波雷达还有哪些确定性的增量市场?

乘用车主赛道价格战激烈、盈利空间微薄,行业已开始向高毛利的细分场景拓展,核心增量市场包括:

两轮电摩市场:是当前重要的非车载增量场景,主要用于BSD盲区监测、RCW后向碰撞预警,高端电摩已开始搭载前向ACC雷达。有厂商年合作出货量可达30万颗,虽单颗价值低于车载,但对成本敏感度更低,且可收取开发费,能稳定贡献利润;

智能家居与智慧养老场景:核心用于室内人员存在检测、摔倒识别、呼吸/心跳等生命体征监测,相比摄像头无隐私泄露风险,相比24G雷达分辨率更高。当前60G/77G雷达已可实现会议室多人精准区分,是行业重点布局的消费级赛道;

工业检测与无人机场景:工业领域用于高精度测距、物料检测;无人机领域主要与激光雷达配合,通过SAR成像实现地形扫描、地图构建,虽无法用于实时避障,但在农业测绘、地理勘探场景有明确需求;

矿车、无人配送机器人等低速无人驾驶场景:对雷达的全天候工作能力要求高,且无需极致的车规成本控制,是中小厂商的重要生存赛道。

问题4:国产毫米波雷达MMIC芯片的市场竞争力如何?与国外厂商的差距在哪?

车载毫米波雷达MMIC芯片市场,目前仍由国外厂商绝对主导,国产替代仍处于早期阶段。

国外厂商格局:TI、英飞凌恩智浦是三大核心玩家,在市场上占据垄断地位。其中某厂商更是通过大幅降价的方式,打压国产芯片厂商的生存空间,其降价后的价格已与国产芯片持平,凭借成熟的生态与稳定的性能,牢牢把控中低端市场。

国产厂商现状:加特兰是唯一实现大规模车载量产的国产MMIC厂商,承泰、华域等企业均有大规模采用;毫感科技、圭步微、牧野微、斯凯瑞利、矽杰微等厂商,也在研发8T8R及更高通道数的芯片,但均未实现大规模车载量产。

核心短板:与国外厂商相比,部分国内玩家产品在射频性能、车规认证、量产一致性上仍有差距。部分国产厂商的技术支持能力也弱于国外头部企业,有些仅对头部大客户提供深度技术支持,中小客户仅能提供基础资料,生态建设仍有很长的路要走。

02、需求篇:主机厂与算法商的核心诉求

问题1:辅助驾驶新国标,给4D成像毫米波雷达带来了哪些强制性的需求升级?

组合辅助驾驶新国标是4D成像雷达热度上升的重要政策驱动,其提出的苛刻工况要求,是传统3D 4发4收雷达无法满足的:

远距离小目标检测:国标要求在160米距离外稳定识别锥筒、纸箱、静止车辆,而实测数据显示,许多头部厂商的4发4收雷达,对锥筒的稳定识别距离仅二三十米,对纸箱的稳定识别距离仅七八十米,完全无法满足国标要求;而6T8R、8T8R级联的4D成像雷达,经算法优化后可实现160米以上的稳定识别,最高可达200米。

极端天气与复杂场景鲁棒性:国标要求雨天、雾天、金属棚隧道内仍需保持稳定的检测性能,尤其是隧道内倒车、静止车辆识别场景。传统4发4收雷达在该场景下几乎无法达标,而4D成像雷达经与主机厂联调优化后,可实现100米以上的稳定检测,部分厂商的方案已能满足160米以上的检测要求。

安全冗余强制要求:新国标对夜间、低照度、小障碍物的检测要求,以及L3系统对于感知冗余的要求,推动主机厂从“减配雷达”转向“增配雷达”。比亚迪提出全系上5雷达方案,上汽、吉利等主机厂也纷纷跟进,直接带动了毫米波雷达装车量的爆发。

问题2:主机厂与自动驾驶算法商,对4D成像毫米波雷达的核心功能诉求是什么?

主机厂与算法商的核心诉求,可分为安全性能、工程落地、商业成本三大维度,核心聚焦两点:

高阶自动驾驶的安全兜底能力:这是4D成像雷达最核心的不可替代价值。主机厂与算法商明确要求,在摄像头、激光雷达因团雾、暴雨、强光致盲的极端工况下,4D成像雷达需独立完成车辆的安全靠边停车,实现最低等级的安全冗余。要满足这一需求,行业普遍认为需要12T16R及以上通道数的雷达,8T8R方案仅能勉强满足,核心要求是对路沿、水泥墩、静止障碍物的稳定检测能力,以及低虚警率。

高置信度、低虚警的目标输出:这是当前算法落地的最大痛点。部分主流自动驾驶算法商,因传统雷达虚警率高、虚假点多,将雷达目标的置信度阈值设至0.8,过滤了大量有效目标,甚至出现高速追尾静止车辆时,雷达已检测到目标但被算法过滤的情况。因此,算法商的核心诉求是雷达输出的目标/点云具备高置信度,能有效抑制多径鬼影、虚假点,同时要求提升通道数至16T16R,提高点云密度与稳定性,让算法愿意真正用起来雷达数据,而非仅做速度维度的补充。

极致的降本增效:主机厂要求4D雷达在性能达标的前提下,尽可能控制成本增量,明确要求卫星/分布式雷达方案需在带MCU方案的基础上,减掉MCU的成本(约50元),目标价控制在180元以内;同时要求雷达接口与摄像头标准化统一,共用解串器与传输网络,降低整车电子电气架构的配套成本。

问题3:自动驾驶系统中,4D成像毫米波雷达的数据应用模式有哪些核心分歧?

行业对4D雷达数据的应用,分为“目标级融合”还是“点云级/原始数据前融合”:

当前主流:目标级融合:几乎所有量产车型均采用该模式,雷达端完成信号处理、目标检测与跟踪,仅向域控输出目标级信息(位置、速度、置信度等),所需带宽仅10兆左右,对域控算力无额外要求。有些主流算法商,目前仅使用雷达的多普勒速度信息,对视觉的速度检测结果做矫正,完全不使用雷达点云数据,点云仅用于诊断与调试。该模式的优势是技术成熟、落地门槛低,劣势是雷达数据的价值无法充分发挥,无法参与深度融合。

未来趋势:点云级/原始数据前融合(卫星/分布式雷达):该模式去掉雷达端的MCU,将雷达原始ADC数据或点云数据,通过高带宽接口传输至域控,由域控统一完成信号处理、多传感器融合。优势是可实现雷达与视觉、激光雷达的深度前融合,算法迭代更灵活,性能上限更高,同时可去掉雷达端MCU实现降本;劣势是对传输带宽要求高,且需要占用域控较高算力(可能需要超过10TOPS),而当前域控的算力优先分配给视觉算法,不愿为雷达分配过多额外算力。目前仅比亚迪等少数主机厂在推进量产,行业整体仍处于研发测试阶段。

问题4:主机厂对4D成像毫米波雷达的接口与通信方案,有哪些核心诉求与技术路线分歧?

行业在雷达接口方案上,核心诉求是标准化、高带宽、低成本、高可靠性:

SerDes串行接口(当前主流方案):该方案是车载传感器的主流方案,有量产方案中,前向主雷达采用6G SerDes,角雷达采用3G SerDes,可满足雷达点云与目标数据的传输需求。该方案优势是技术成熟、产业链完善,劣势是仅支持点对点传输,不支持网络拓扑与环网冗余,时间同步、诊断、OTA升级能力弱。目前主流是私标协议,供应商锁定效应明显,全车需统一采用同一厂商的方案。

非对称以太网IEEE 802.3dm):该标准预计2026年Q3冻结,英飞凌、ADI、TI等头部厂商均在参与研发,计划2027年推出样品,2028年实现量产落地。其核心优势包括:一是IEEE标准具备严格的知识产权审查,无专利费与垄断风险;二是天生支持网络拓扑、环网冗余、TSN时间同步、MAC层安全与全车诊断OTA,完美适配区域式电子电气架构;三是可实现与摄像头、激光雷达的接口标准化统一,共用解串器与主干网络,降低整车架构成本;四是物理层净速率支持2.5G、5G、10G三个档位,可对标美信12G SerDes的可用带宽,完全满足雷达与摄像头的传输需求。

主机厂的核心诉求:短期优先选择成熟的SerDes方案,保障量产落地;长期希望推动接口标准化,摆脱供应商私标锁定,同时要求接口方案支持POC供电、远程配置、时钟恢复,进一步降低硬件成本与布线复杂度。

03、技术篇:核心原理、痛点与突破方向

问题1:4D成像毫米波雷达,相比传统3D雷达、激光雷达、摄像头,不可替代的技术优势是什么?

4D成像毫米波雷达,在传统3D雷达的距离、速度、水平角检测能力基础上,新增了俯仰角检测与高分辨率成像能力,其相比其他传感器的不可替代优势,核心集中在两点:

全天候环境适应能力:毫米波的波长更长,具备极强的穿透能力,在雨、雪、雾、沙尘、强光、黑夜等极端工况下,性能衰减幅度远小于激光雷达与摄像头。激光雷达与摄像头在团雾、暴雨天气下会出现致盲,而毫米波雷达仍能保持稳定的检测能力,这是高阶自动驾驶安全冗余的核心基础,是其他传感器无法替代的。

直接、高精度的测速能力:基于多普勒效应,毫米波雷达可直接输出目标的径向速度,测速精度与响应速度,远高于摄像头通过帧间差计算、传统激光雷达通过点云匹配计算的间接测速方式。当前量产车中,毫米波雷达是唯一能实现直接测速的车载传感器,这一能力对动态目标的跟踪、预测,以及自动驾驶的决策规划至关重要。

除此之外,4D成像雷达相比传统3D雷达,解决了测高能力缺失、角分辨率不足、静态目标检测能力弱的痛点,可实现对静止车辆、路沿、锥筒等小目标的远距离检测,同时成本远低于激光雷达,车规可靠性与量产成熟度更高,是10-20万价位车型实现高阶辅助驾驶的核心传感器。

问题2:当前4D成像毫米波雷达的核心技术痛点是什么?行业有哪些主流解决方案?

当前4D成像雷达主要有三大痛点:

核心痛点一:多径效应与虚假点(鬼影)抑制

这是行业最大的工程化痛点。雷达电磁波经路面、护栏、周边车辆反射后,会形成镜像虚假目标,与真实目标混叠,不仅会造成虚警,还会淹没弱小真实目标。

当前量产方案的主流解决方式,是通过跳频波形设计、阵列天线优化、多帧跟踪滤波、人工规则化的多径消除算法,case by case地解决典型场景的多径问题,可实现90%以上的多径虚假点抑制,但无法做到100%消除。行业前沿探索的方向,包括双极化天线技术、深度学习算法,通过多维度信息区分真实目标与镜像目标。

核心痛点二:角分辨率旁瓣抑制的矛盾平衡

角分辨率是4D成像雷达的核心指标,取决于天线阵列的口径与通道数,口径越大、通道数越多,角分辨率越高;但同时,高分辨率的稀疏阵列会导致旁瓣抬升,旁瓣过高会引发强目标的能量泄露,造成虚假点,也会导致大目标旁的弱小目标被淹没。

当前量产方案的主流解决方式,是通过阵列布阵优化、加权算法,将8T8R方案的第一旁瓣抑制到13-14dB,在分辨率与旁瓣之间实现工程化平衡;同时,行业普遍采用“选择性超分辨算法”,仅在正前方重点区域启用超分辨算法提升分辨率,其余区域保持传统算法,平衡分辨率与稳定性,避免超分辨算法带来的检测结果抖动。

核心痛点三:低反射率/弱目标的稳定检测

毫米波雷达对水泥墩、毛糙路沿、低反射率非金属目标的检测能力弱,是行业长期存在的痛点,核心原因是这类目标对毫米波的吸波率高、反射信号弱,易被噪声淹没。

当前主流解决方案,是提升雷达接收机的动态范围(行业普遍要求达到30dB以上),优化CFAR恒虚警检测算法,提升对弱信号的识别能力;同时,通过多帧积累提升弱目标的信噪比,平衡检测距离与实时性。

问题3:4D成像毫米波雷达的阵列通道数,与性能的对应关系是什么?入门与高阶方案的门槛在哪?

阵列通道数是决定4D成像雷达性能的核心硬件基础,其与性能的对应关系、方案门槛如下:

4D成像雷达的入门门槛:行业公认的4D成像雷达入门配置是6发8收(6T8R),核心判定标准是具备有效的俯仰向分辨率。低于该通道数的方案(如4发4收),俯仰向无有效分辨率,仅能实现基础的测高,无法实现成像能力,仅能算作“4D类雷达”,而非真正的4D成像雷达。

通道数与核心性能的对应关系

通道数越多,虚拟阵列孔径越大,不仅角分辨率越高,旁瓣抑制能力、抗干扰能力、点云密度也会同步提升。同等口径下,24T24R相比16T16R,核心优势不是分辨率的大幅提升,而是旁瓣抑制效果更好,检测结果的稳定性与抗干扰能力更强,虚假点更少。

通道数提升的核心约束:通道数并非越高越好,其核心约束来自雷达尺寸、功耗、成本。车载前保险杠的安装空间有限,雷达口径无法无限放大,通道数提升带来的口径增加,会直接影响装车适配性;同时,通道数越多,功耗越高,8T8R方案平均功耗可控制在10W以内,24T24R方案峰值功耗会超过12W,对整车供电提出更高要求;此外,通道数提升会直接带来芯片成本的增加,是高阶方案量产的核心瓶颈。

问题4:人工智能/深度学习,在4D成像毫米波雷达中的应用现状与未来趋势如何?

当前人工智能在4D成像雷达中的应用,仍处于研发探索阶段,量产落地项目较少,行业的应用探索与核心瓶颈如下:

当前量产应用现状:量产车型中,几乎没有深度学习算法在雷达信号处理中落地,仅在雷达目标分类、目标框回归环节,应用了随机森林、多层感知机等传统机器学习方法,用于优化目标尺寸估计与分类准确率,未用到深度卷积神经网络

行业核心研发方向

基于深度学习的多径虚假点抑制:替代传统人工规则化算法,通过数据驱动的方式,学习真实目标与多径虚假目标的特征差异,实现更通用、更高效的鬼影消除,是当前最核心的研发方向;

端到端的雷达信号处理:从雷达原始ADC数据/距离维数据,直接通过深度学习网络输出目标级信息,替代传统的CFAR检测、DOA测角、目标跟踪全流程,简化算法链路,提升极端场景下的检测性能;

多传感器前融合:将雷达点云与图像、激光雷达点云输入统一的深度学习网络,实现端到端的融合感知,充分发挥雷达的测速与全天候优势,弥补视觉与激光雷达的短板。

落地的核心瓶颈

数据标注难:雷达点云极度稀疏,单帧仅数百至数千个点,无法像图像一样做精准的人工标注,行业普遍采用激光雷达点云做对标标注,成本高、精度受限;

算力约束:雷达端MCU无AI加速算力,无法运行深度学习模型;而域控端的算力优先分配给视觉算法,资源冲突明显;

04、产品篇:方案架构、厂商格局与量产落地

问题1:当前国内量产落地的4D成像毫米波雷达,主流产品方案有哪些?

当前国内4D成像雷达的产品方案,可分为三大类,其中级联方案是量产主流,分布式方案是未来研发重点:

6T8R入门级方案:行业公认的4D成像雷达入门方案,成本低于8T8R方案,主要用于中低端车型的前向雷达,以及高端车型的角雷达,可实现基础的俯仰向分辨率与测高能力,弥补传统3D雷达的短板,目前已有多家厂商实现了规模量产。

8T8R级联方案:该方案使用单片8T8R MMIC芯片,可实现水平角分辨率约2°,俯仰角分辨率约3°,160米以上的小目标稳定检测,完全满足新国标的要求。该方案是目前头部雷达厂家布局的重点。

12T16R/24T24R高阶方案:属于旗舰级4D成像雷达,核心用于L3/L4高阶自动驾驶的安全兜底场景,其中海拉的24T24R方案已在德国大众实现定点,国内厂商均处于测试验证阶段,主机厂已开始联合厂商做实车性能验收,预计2026-2027年实现量产落地。

卫星/分布式雷达方案:核心特征是去掉雷达端的MCU,仅保留MMIC与射频前端,将原始数据传输至域控做集中处理。比亚迪是国内推进该方案最积极的主机厂,几个头部的雷达厂商均参与了项目研发,目前处于量产初期,核心降本目标是将单颗雷达价格控制在180元以内,是行业未来2-3年的核心产品研发方向。

问题2:当前国内4D成像毫米波雷达的厂商竞争格局是怎样的?

国内4D成像毫米波雷达市场,已形成清晰的梯队格局,不同梯队厂商的核心优势与生存策略差异显著:

大规模量产落地的本土头部厂商。代表企业:森思泰克、塞恩灵动等。已实现4D成像雷达的大规模前装量产,算法经过海量实车数据打磨,是当前主机厂的主流选型。这类厂商的核心策略是“以量换价”,通过大规模订单摊薄成本,同时布局高阶方案与卫星雷达,锁定未来主机厂的高阶项目。

国际Tier1厂商。代表企业:大陆、博世、海拉、安波福。核心优势是技术积累深厚,高阶方案成熟,海拉的24T24R方案已在海外实现定点,大陆、博世的3D雷达在国内市场占据垄断地位。但这类厂商的短板是价格高,不愿参与国内市场的低价竞争,在4D成像雷达的国内定点项目中,已被本土厂商超越,仅在合资品牌车型中保持优势。

尚无规模落地的本土厂商。这类企业具备完整的技术储备与研发能力,但在市场竞争中处于被动地位。有些企业因坚持“不做不盈利的生意”,不愿低价竞标,在乘用车4D雷达市场无量产定点。这类厂商布局同时布局非车载赛道,平衡盈利与研发投入,未来生存压力较大。

初创厂商与细分赛道玩家。这类厂商避开乘用车主赛道的价格战,聚焦两轮车、工业、智能家居、智慧养老等细分场景,凭借定制化的方案与灵活的服务,在细分市场实现稳定出货,是行业的重要补充。这类厂商的核心生存逻辑,是在主赛道之外找到高毛利的增量市场,避免与头部厂商的正面竞争。

问题3:4D成像毫米波雷达的未来产品演进方向是什么?

基于行业一线的讨论共识,未来3-5年,4D成像毫米波雷达的产品演进将围绕三大核心方向展开:

成本极致优化,卫星/分布式架构逐步量产落地:随着中央计算电子电气架构的普及,卫星/分布式雷达将从研发走向量产,去掉MCU后的雷达硬件成本将进一步下探,入门级4D雷达价格有望跌破150元,成为10万级车型的标配。

性能持续升级,通道数稳步提升:8T8R方案未来将长期保持主力量产地位,而12T16R、16T16R方案将成为L3级自动驾驶的标配,24T24R及更高通道数的方案,将在L4无人驾驶场景实现落地。同时,雷达的角分辨率、点云密度将持续提升,逐步接近低线束激光雷达的成像效果,在更多场景中实现对激光雷达的补盲,甚至在部分中低端车型中实现对激光雷达的替代。

算法与架构深度融合,从“传感器”走向“感知系统”:4D雷达的算法将从雷达端走向域控端,与自动驾驶的融合感知算法深度耦合,从单纯的硬件传感器,升级为自动驾驶感知系统的核心环节。同时,深度学习算法将逐步在特定场景落地,解决多径抑制、弱目标检测等核心痛点,雷达的虚警率、检测稳定性将实现质的提升,真正成为高阶自动驾驶不可或缺的安全冗余核心。

05、继续讨论

相关主题近期还会继续讨论,假如您对4D成像毫米波雷达技术感兴趣,欢迎参加,共同交流。报名地址:https://dcn7get8fskg.feishu.cn/wiki/LaNVwbdFeizESMkI04UcMaBcnyb

 

个人观点,未必准确,欢迎讨论。我是雪岭,研究人工智能的技术、产品和应用,欢迎交流。

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